ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.765
DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-3-33-42
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Работа направлена на повышение селективности разделения минералов методом флотации и увеличение полноты извлечения ценного компонента за счет новых способов построения схемы флотации и режима аэрации пульпы. Цель работы. Исследование изменения размера паровоздушных пузырьков при их внезапном контакте с холодной жидкостью в процессах флотации. Используемые методы. Разработан метод и установка для измерения размера пузырьков в условиях, моделирующих режим паровоздушной флотации. Новизна. Обосновано, что размер пузырька может быть определен по объему газовой фазы, отнесенной к числу индукционных сигналов, вызванных движением паровоздушного пузырька («немагнитной дырки») вдоль витков катушек индуктивности в магнитной жидкости, квазиутяжеленной внешним неоднородным магнитным полем. Величина самого индукционного сигнала зависит от размера паровоздушного пузырька. Результат. Экспериментально установлено, что при увеличении температуры на границе раздела фаз газ-жидкость за счет теплоты конденсации водяного пара размер пузырьков уменьшается в 2-2,5 раза. Разработана технология обогащения золотосодержащих руд, отличительной особенностью которой является выделение чернового концентрата в «три приема» с использованием режима аэрации пульпы паровоздушной смесью в течение короткого времени (15-25% от общего). Натурные эксперименты выполнены на руде Олимпиадинского месторождения. Практическая значимость. При использовании разработанной технологии прирост извлечения золота составил 2,72% (за счет уменьшения содержания золота в хвостах от 0,514 до 0,409 г/т) при увеличении качества концентрата от 72,94 до 97,07 г/т. Важным преимуществом новой технологии является уменьшение на 24,9 отн. % выхода концентрата, направляемого на дорогостоящую гидрометаллургическую переработку.
Ключевые слова
руда, золото, флотация, струйная схема, паровоздушная смесь, размер пузырька, измерение, магнитная жидкость, показатели флотации
Для цитирования
Разработка метода и установки для измерения размера пузырьков в условиях, моделирующих режим паровоздушной флотации / Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е., Горлова О.Е., Орехова Н.Н. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. №3. С. 33-42. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2024-22-3-33-42
1. Enhancing flotation separation of fine copper oxide from silica by microbubble assisted hydrophobic aggregation / Long Q., Wang H., Jiang F., Tan W., Xu Z. // Minerals Engineering. 2022, vol. 189, article 107863.
2. Агеев А.И., Осипцов А.Н. Макро- и микрогидродинамика вязкой жидкости вблизи супергидрофобной поверхности // Коллоидный журнал. 2022. Т. 84. №4. С. 380-395.
3. Товбин Ю.К. Линейное и поверхностное натяжения в области контактного угла трехагрегатной системы и время релаксации // Журнал физической химии. 2020. Т. 94. №8. С. 1131-1142.
4. Кондратьев С.А., Мошкин Н.П. Поведение флотационного комплекса «минеральная частица-пузырек» в слабовязкой жидкости в процессе флотации // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2024. №1. С. 143-154.
5. Единый подход к расклинивающему давлению в жидких и паровых прослойках в рамках метода функционала плотности / Щекин А.К., Гоства Л.А., Лебедева Т.С., Татьяненко Д.В. // Коллоидный Журнал. 2021. Т. 83. №2. С. 235-241.
6. Teisala H., Butt H.J. Hierarchical structures for superhydrophobic and superoleophobic surfaces // Langmuir: the acs journal of surfaces and colloids. 2019, vol. 35, no. 33, pp. 10689-10703.
7. Оценка протяженности граничных слоев воды у поверхности частиц монодисперсного золя кремнезема в 0,15 М растворе NaCl при различных значениях рН / Голикова Е.В., Чернобережский Ю.М., Молодкина Л.М., Кузьмин В.Д. // Коллоидный журнал. 2018. Т. 80. №4. С. 387-398.
8. Есипова Н.Е., Ицков С.В., Соболев В.Д. Гистерезис краевого угла на твердых кристаллических поверхностях // Коллоидный журнал. 2023. Т. 85. №2. С. 158-166.
9. Nikolov A., Lee J., Wasan D. DLVO surface forces in liquid films and statistical mechamics of colloidal oscillatory structural forces in dispersion stability // Advances in Colloid and Interface Science. 2023, vol. 313, article 102847.
10. Емельяненко К.А., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Обзор современного состояния исследований адгезионных явлений на границах твердых тел с твердыми и жидкими водными средами // Коллоидный журнал. 2022. Т. 84. №3. С. 274-300.
11. Gomez-Flores A., Solongo S.K., Heyes G.W. Bubble-particle interaction with hydrodynamics, XDLVO theory, and surface roughness for flotation in an agitated tank using CFD simulations // Minerals Engineering. 2020, vol. 152, article 106368.
12. Unraveling the hydrophobic interaction mechanisms of hydrocarbon and fluorinated surfaces / Gong L., Wu F., Yang W., Huang C., Li W., Wang X., Wang J., Tang T., Zeng H. // Journal of Colloid and Interface Science. 2023, vol. 635, pp. 273-283.
13. Surface interaction mechanisms in mineral flotation: Fundamentals, measurements, and perspectives / Xie L., Wang J., Lu Q., Hu W., Zeng H. // Advances in Colloid and Interface Science. 2021, vol. 295, article 102491.
14. Guo H., Kovscek A.R. Investigation of the effects of ions on short-range non-DLVO forces at the calcite/brine interface and implications for low salinity oil-recovery processes // Journal of Colloid and Interface Science. 2019, vol. 552, pp. 295-311.
15. A review of non-DLVO interactions in environmental colloidal systems / Grasso D., Subramaniam K., Butkus M., Strevett K., Bergendahl J. // Reviews in Environmental Science and Biotechnology. 2002, vol. 1, pp. 17-38.
16. Bal V. Stability characteristics of nanoparticles in a laminar linear shear flow in the presence of DLVO and non-DLVO forces // Langmuir: the acs journal of surfaces and colloids. 2019, vol. 35, no. 34, pp. 11175-11187.
17. Simonsen A.C., Hansen P.L., Klosgen B. Nanobubbles give evidence of incomplete wetting at a hydrophobic interface // Journal of Colloid and Interface Science. 2004, vol. 73, pp. 291-299.
18. Hampton M.A., Nguyen A.V. Nanobubbles and the nanobubble bridging capillary force // Advances in colloid and Interface Science. 2010, vol. 154, iss. 1-2, pp. 30-55.
19. Danov K.D., Kralchevsky P.A. Capillary forces between particles at a liquid interface: General theoretical approach and interactions between capillary // Advances in Colloid and Interface Science. 2010, vol. 154, no. 1-2, pp. 91-103.
20. Jialin Wang J., Yoon R-H., Morris J. AFM surface measurements conducted between gold surface treated in xanthate solutions // International Journal of Mineral Processing. 2013, vol. 122, pp. 13-21.
21. Interaction force between an air bubble and a hydrophilic spherical particle in water, measured by the colloid probe technique / Englert A.H., Krasowska M., Formasiero D., Raiston J., Rubio J. // International Journal of Mineral Processing. 2009, vol. 92, no. 3-4, pp. 121-127.
22. Attraction between hydrophobic surfaces studied by atomic force microscopy / Nguyen A., Nalaskowski J., Miuller J.D., Butt H.-J. // International Journal of Mineral Processing. 2003, vol. 72, iss. 1-4, pp. 215-225.
23. Surface nanobubbles on the rare earth fluorcarbonate mineral synchysite / Owens C.L., Schachb E., Heinigb T., Rudolphb M., Nasha G.R. // Journal of Colloid and Interface Science. 2019, vol. 552, pp. 66-71.
24. Aqueous dispersions of nanobubbles: Generation, properties and feature / Azevedo A., Etchepare R., Calgaroto S., Rubio J. // Minerals Engineering. 2016, vol. 94, pp. 29-37.
25. Interfacial water structure and the wetting of mineral surfaces / Miller J.D., Wang X., Jin J., Shrimali K. // International Journal of Mineral Processing. 2016, vol. 156, pp. 62-68.
26. Unusual properties of water at hydrophilic/hydrophobic interfaces / Gunko V.M., Turov V.V., Bogatyrov V.M., Zarko V.I., Chuiko A.A. // Advances in Colloid and Interface Science. 2005, vol. 118, iss. 1-3, pp. 125-172.
27. Smith A.M., Borkovec M., Trefalt G. Forces between solid surfaces in aqueous electrolyte solutions // Advances in Colloid and Interface Science. 2020, vol. 275, 102078.
28. Studying flotation of gold microdispersions with carrier minerals and pulp aeration with a steam-air mixture / Evdokimov S.I., Golikov N.S., Pryalukhin A.F., Kondratiev V.V., Mishedchenko A., Kuzina A.V., Bryukhanova N.N., Karlina A.I. // Minerals. 2024, vol. 14, no. 1, pp. 108.
29. Studying the flotation of gold-bearing ores using carrier minerals / Evdokimov S.I., Golikov N.S., Zadkov D.A., Voitovich E.V., Kondratiev V.V., Petrovskiy A.A., Konyukhov V.Y., Gladkikh V.A. // Minerals. 2024, vol. 14, no. 1, pp. 88.
30. Механизм коагуляции в условиях флотации микродисперсий золота минералами-носителями / Евдокимов С.И., Гусева Е.А., Константинова М.В., Вайтекунене Е.Л., Филюшина Е.В. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2023. №11-1. С. 190-206.
31. Поисковые исследования собирателя для повышения извлечения золота в медном цикле флотации колчеданных и порфировых руд / Сабанова М.Н., Леонтьева Е.В., Орехова Н.Н., Горлова О.Е. // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. №4. С. 239-249.
32. Повышение полноты извлечения золота из лежалых отходов переработки золотосодержащих руд / Горлова О.Е., Шадрунова И.В., Жилина В.А., Чекушина Т.В. // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. №1. С. 193-210. DOI: 10.46689/2218-5194-2020-1-1-193-210
33. Влияние реагентов на основе диалкилдитиофосфатов на флотацию меди из пиритсодержащих шлаков / Сабанова М.Н., Орехова Н.Н., Горлова О.Е., Глаголева И.В. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2018. №4. С. 4-14. DOI: 10.17073/0021-3438-2018-4-4-14
34. Заварухина Е.А., Орехова Н.Н. Влияние дополнительного собирателя на селективность флотационного разделения сульфидов меди и цинка // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. №3. С. 305-311.
35. Чантурия В.А., Шадрунова И.В., Горлова О.Е. Инновационные процессы глубокой и экологически безопасной переработки техногенного сырья в условиях новых экономических вызовов // Устойчивое развитие горных территорий. 2021. Т. 13. №2(48). С. 224-237. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-2-224-237